پیش‌بینی تحلیلی مود اول نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع رشد ترک در نانوکامپوزیت‌های پلیمری

در این مقاله، اثر نانولوله‌های کربنی بر مقدار مود اول نرخ رهایی انرژی کرنشی در شروع رشد ترک در نانوکامپوزیت‌های پایه اپوکسی به‌صورت تحلیلی مطالعه شد. در این مدل تحلیلی، اثر وجود پدیده جدایش نانولوله‌های کربنی از رزین پیرامون آن در ناحیه نزدیک به نوک ترک به‌عنوان یکی از عوامل افزایش نرخ رهایی انرژی کرنشی در نانوکامپوزیت نسبت به رزین خالص با استفاده از یک جزء حجمی معرف مطالعه شد. جز معرف حجمی مفروض برای نانولوله‌های کربنی و رزین پیرامون آن با وجود فاز میانی در نظر گرفته شد. برای تخمین خواص مکانیکی فازمیانی، ضخامت آن از مقادیر گزارش شده در مراجع استفاده شد. در نهایت مدلی برای افزایش نرخ رهایی انرژی کرنشی نانوکامپوزیت، براساس خواص مکانیکی و پارامترهای هندسی نانولوله‌های کربنی و رزین خالص معرفی گردید. لازم بذکر است که احتمال افزایش نرخ رهایی انرژی کرنشی نانوکامپوزیت نسبت به پلیمر خالص، با استفاده از ارتباط بین مقیاس‌های‌ ماکرو، میکرو و نانو مورد بررسی قرار گرفت. برای اعتبارسنجی مدل تحلیلی ارائه شده، نتایج به‌دست آمده از روابط تحلیلی با نتایج مطالعات تجربی سایر محققین مقایسه شد. نتایج نشان دادند که مدل ارائه شده با خطای قابل قبولی، توانایی پیش‌بینی مقدار مود اول نرخ رهایی انرژی کرنشی نانوکامپوزیت‌های پایه اپوکسی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی تک و چندجداره را داراست.